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¿Qué son las estructuras de acero?

 

Las estructuras son el conjunto de elementos que forman la parte resistente de una construcción. El sistema estructural en acero se basa en un marco o esqueleto de cualquier estructura cuyos componentes en su mayoría son columnas y vigas de acero, estos elementos nos ayudan para soportar el suelo, techo y las paredes de un edificio.

El acero es una aleación, es decir una mezcla de hierro (Fe) y carbono (C) cuyo porcentaje de carbono debe ser inferior al 2%, el acero se puede alear con otros elementos como el cromo (Cr), manganeso (Mn), y el Níquel (Ni) con el fin de alcanzar otras propiedades, pero a estos aceros se les conoce como aceros aleados.

La eficiencia del acero se basa en la fabricación de las piezas o secciones con la forma adecuada para resistir la compresión, la tensión o alguna otra solicitud, además que el acero se fabrica bajo normas y estándares controlados que no permiten que exista una variedad entre cada pieza.

ESTRUCTURAS DE ACERO BLOG

Como ya se mencionó, los aceros estructurales se fabrican bajo normas y estándares que regulan las características que deben cumplir los aceros, una de las normas es la norma internacional American Society for Testing and Materials (ASTM) quien  agrupa a los aceros en las siguientes clasificaciones:

  • Aceros al Carbono: A36, A53, A500, A501 y A529
  • Aceros de baja aleación y de alta resistencia: A572, A618, A913, A992
  • Aceros de baja aleación y alta resistencia y resistentes a la corrosión: A242, A588 y A847

Para las construcciones es muy común utilizar los aceros de baja aleación y de alta resistencia como lo son los A572 y A992, los cuales cubren las necesidades para el diseño de la edificación, por ejemplo: si la estructura se encuentra en zona sísmica, el acero que se colocará debe ser tener las siguientes características: ductilidad, rigidez, debe ser capaz de ser soldable y con capacidad de absorción de energía (tenacidad), y no  hay que olvidar la seguridad de la construcción, el acero debe ser capaz de resistir las cargas horizontales y verticales que actuarán en la construcción

El acero A992 también ofrece un límite superior para el límite de fluencia fy de 65 ksi (4,600 kg/ cm 2 ). El acero ha sido producido en Estados Unidos de América desde 1997, y desde ese momento era conocido como un acero A572 G50 Mejorado.

A continuación se muestran aplicaciones o usos de algunos de los tipos de acero que existen en el mercado.

Tipo de Acero

Diferentes usos

ASTM A 36

  • Placas de conexión
  • Anclajes de barras redondas lisas  y perfiles
  • Cuerdas superiores e inferiores de armaduras
  • Largueros tipo Joist
  • Contravientos de cubiertas

 

ASTM A 529 G 50

  • Placas hasta 1” de espesor
  • Canales
  • Cuerdas de Armaduras
  • Montante y Diagonales
  • Contravientos ligeros

ASTM A 572 G 50

  • Placa hasta de 4”
  • Vigas principales tipo IR
  • Vigas secundarias tipo IR
  • Columnas de perfiles tipo IR
  • Mezzanines

ASTM A 588

  • Acero Patinable
  • Plataformas marinas

ASTM A 709

  • Puentes
  • Torres de telecomunicación

ASTM A 992-50

  • Vigas
  • Columnas
  • Mezzanines
  • Postes de viento
  • Espectaculares
  • Trabes carril

 

También es importante señalar que existe un organismo que se encarga de estudiar las normas para el diseño y construcción de estructuras de acero, este organismo se le conoce como American Institute of Steel Construction (AISC) el cual busca reunir a empresas productoras de acero estructural en Estados Unidos de América, a fabricantes, a empresas que se dedican al montaje y supervisión, profesores e investigadores, todas estos actores se encargan de actualizar y publicar información referente a la construcción en acero.

 

Propiedades mecánicas del acero

Algunas propiedades que se deben conocer para el diseño estructural son las siguientes:

  • Plasticidad.- Es la capacidad que tienen los aceros para regresar a su forma original después de haber sido sometidos a un esfuerzo.
  • Fragilidad.- Se entiende como la facilidad con la que los aceros pueden romperse después de haber sido sometidos a un esfuerzo.
  • Maleabilidad.- Es la propiedad que tiene el acero para ser laminado o deformado sin que se rompa.
  • Dureza.-Es la resistencia que tiene el material cuando se intenta deformar
  • Tenacidad.- Es una medida con la que se calcula la energía absorbida por un material antes de llegar a la rotura

 

Ventajas de las estructuras de acero

A continuación se enlista una serie de ventajas del acero como sistema constructivo:

  • Rapidez en el armado o montaje.-  las estructuras se pueden preparar en el taller y solo atornillar o soldar en el sitio.
  • Las estructuras también son de fácil transportación por ser más ligeras. Existen ejemplos de estructuras desarmables y prefabricadas como lo es el Museo del Chopo en la Ciudad de México, este pabellón fue traído desde Alemania después de albergar la Exposición de Arte e Industria Textil en el año de 1902. El empresario mexicano José Landero y Coss fue quien se encargó de traerlo a México con el fin de instalar la Compañía Mexicana de Exposición Permanente S.A. y actualmente sirve como museo, centro de exposiciones y teatro.
  • Otra de las ventajas es que al tener una mejor resistencia se pueden proponer en el diseño arquitectónico, grandes claros, vigas voladas, paredes oblicuas, y otros diseños no simétricos.
  • La sustentabilidad es otra de las ventajas ya que es 100% reciclable, a la hora de elegir acero se está eligiendo un material de proceso de reciclado, cuya producción es controlada y no contamina a la atmósfera, y cuyo consumo de agua es del 41% menos a diferencia que en el proceso del concreto.

Existen diferentes tipos de estructuras de acero de acuerdo a la forma en la que resisten los esfuerzos, estas son las siguientes:

  1. Estructuras abovedadas.- son estructuras formadas por arcos, cúpulas y bóvedas que permiten cubrir claros largos equilibrando el peso de la estructura.
  2. Estructuras entramadas.- son estructuras unidas de manera rígida y forman un emparrillado. Están compuestas por vigas, columnas y cimentación.
  3. Estructuras trianguladas.- estas estructuras están formadas principalmente por formas triangulares, planas o tridimensionales, resultan ser estructuras muy ligeras, se utilizan para construcción de grúas, puentes, torres de telecomunicaciones etc.
  4. Estructuras colgantes.-se utilizan cables o tirantes para soportar grandes pesos, se emplean comúnmente en los puentes.
  5. Estructuras laminares.- son estructuras delgadas y con formas curveadas, son empleadas para armar automóviles y aviones.

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Perfiles laminados

Los perfiles de acero son usados en las grandes construcciones debido a que soportan pesos muy grandes, además no se degradan con el paso del tiempo, con el tratamiento adecuado resisten mejor los cambios de temperatura y climas severos, esto hace que sean usados tanto en el interior como en el exterior de las construcciones

Se han estandarizado algunos elementos o formas de acero que facilitan al constructor y proyectista la adquisición de dichos elementos en el mercado local.

Algunos de los perfiles de acero laminados son los siguientes:

  • Perfil IR/W/H
  • Tubo circular
  • Tubo rectangular
  • Canal
  • Ángulo
  • Perfil T
  • Perfil Z

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Fuentes de consulta

  1. Carlos Cházaro Rosario, Gerdau Corsa, 2019, Diseño Básico de Estructuras de Acero, México
  2. Estructuras, Obtenido 04,2020

https://blog.laminasyaceros.com/blog/que-necesitas-construir...-tipos-de-estructuras-met%C3%A1licas seg%C3%BAn-su-uso

  1. Por qué las estructuras metálicas son la mejor elección para tu edificio. Obtenido 04,2020

De http://serycoin.com/2018/03/las-estructuras-metalicas-la-mejor-eleccion-edificio/

  1. Revista ARQHYS. 2012, 12. Estructuras de acero. Equipo de colaboradores y profesionales de la revista ARQHYS.com. Obtenido 04, 2020, de https://www.arqhys.com/construccion/acero-estructuras.html.